Moving reproductive siRNAs

Moving reproductive siRNAs

When thinking about plant reproduction you might be forgiven thinking that all the action happens in flowers. Small interference RNA, or siRNA for short, that originated elsewhere in the plant also play a role. In fact, without them pollen are largely not viable. The one exception, at least so scientists thought, where the brassica species. Now a new study shows that they siRNAs as well, only they produce them slightly different.

In most plants the siRNAs required for reproduction are called phasiRNAs. They are made via a miRNA route. They are absent in brassica species. However, there were hints that reproductive siRNAs still might have a role to play. Therefore, a group of international researchers decided to find out.

Knowing that an alternative way to produce siRNAs occurs via Polymerase IV the researchers looked at pollen viability of a Capsella rubella plant without a working Polymerase IV. In those plants pollen development stopped halfway through.

Moving siRNAs

Now to find out if this arrested pollen development was due to a signal from the rest of the plant, the researchers grafted the roots of a normal plant to the shoots of a Polymerase IV missing plant. Finding that pollen development was partially restored. Next, they looked at the siRNA levels in those grafted plants. Finding that the siRNA levels were restored in the pollen.

Now the question was, what are those siRNAs doing in the pollen cells. There are two possible options, the first is that they function as guides for DNA methylation, marks on the DNA that tell the cell not to express those genes. The other is that siRNAs influence cell development through functioning as guides earmarking messenger RNAs for breakdown, in this way siRNAs can prevent messenger RNA being translated into proteins.

Influencing protein translation

Looking to methylation levels in pollen from the grafted plants the researchers found that plants with normal roots but shoots in which Polymerase IV was missing did not restore methylation levels to that in normal plants.

However, looking at the gene expression level, or messenger RNA levels to be more precise, the researchers did find that plants with normal roots but shoots in which Polymerase IV was missing had mostly comparable gene expression levels as normal plants. Suggesting that the in Capsella rubella Polymerase IV is needed for the production of reproductive siRNAs, and that these siRNAs work at the regulating gene expression on messenger RNA level.

While the grafting experiments indicate that these reproductive siRNAs are produced in the roots. Genetic analysis suggests that other non-reproductive tissues like shoots and leaves also produce these siRNAs.

Now you can imagen that the environment has some influence on the targets for these  reproductive siRNAs. In this way the plant can tailor gene expression of its offspring towards the environment it likely encounters.

Literature

Kai Bartusch, Tina B Schreier, Michaela Fischer-Stettler, Samuel C Zeeman, Elisabeth Truernit, Grafting Reveals Organ-Autonomous and Feedback Roles of Root Phloem Development in Source-Sink Dynamics, Journal of Experimental Botany, 2026;, erag042, https://doi.org/10.1093/jxb/erag042

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

Reizende voortplantings-siRNAs

Reizende voortplantings-siRNAs

Denkend aan de voortplanting van planten ben je vergeven als je denkt dat het allemaal in de bloemen gebeurt. Maar ook kleine interfereren RNAs, of siRNAs in het kort, die ergens anders in de plant ontstaan hebben een rol. In feite, zonder deze siRNAs zijn stuifmeelkorrels voor een groot deel niet levensvatbaar. De enige uitzondering, ten minste dat was wat onderzoekers dachten, waren de brassica soorten. Maar een nieuwe studie laat zien dat ook die siRNAs gebruiken bij de voortplanting, al produceren ze deze op een net iets andere manier.

In de meeste planten zijn de siRNAs die nodig zijn voor de voortplanting van het type phasiRNAs, en worden via een miRNA route gemaakt. Deze zijn echter afwezig in de brassica soorten. Al waren er wel aanwijzingen dat voortplantings-siRNAs ook daar een rol hadden. Daarom besloot een groep van internationale onderzoekers om dit verder te onderzoeken.

Ze wisten van een alternatieve methode om siRNAs te produceren, via Polymerase IV. Daarom bestudeerde de onderzoekers de levensvatbaarheid van stuifmeelkorrels in Capsella rubella planten zonder een werkende Polymerase IV. In deze planten stopte de ontwikkeling van pollen halverwege.

Reizende siRNAs

Om uit te vinden of dit door een signaal kwam dat ergens anders in de plant geproduceerd werd enten de onderzoekers de wortel van normale planten aan de stengels van planten die Polymerase IV miste. Dit herstelde de ontwikkeling van stuifmeelkorrels gedeeltelijk. Vervolgens, keken de onderzoekers naar het niveau van siRNA in deze geënte planten. Dit liet zien dat deze hersteld waren in de stuifmeelkorrels.

Nu was de vraag wat die siRNAs in de stuifmeelkorrels deden. Daarvoor zijn er twee mogelijke opties. De eerste is dat ze functioneren als gidsen voor DNA methylatie, markeringen op het DNA dat aan de cel laten weten op die genen niet aan te zetten. De andere optie is dat ze messenger RNA voor afbraak markeren, op deze manier voorkomt siRNA dat messenger RNA naar eiwitten vertaald wordt.

Eiwit translatie reguleren

Kijkend naar het methylatie niveau in stuifmeelkorrels van geënte planten zagen de onderzoekers dat in planten met normale wortels maar stengels zonder Polymerase IV het methylatie niveau niet hersteld was naar het niveau in normale planten.

Maar, kijkend naar genexpressie, of om preciezer te zijn naar het niveau van messenger RNA, zagen de onderzoekers dat dit wel hersteld was in de geënte planten met normale wortels maar stengels zonder Polymerase IV. Dit suggereert dat in Capsella rubella Polymerase IV nodig is voor de productie van siRNAs en dat deze siRNAs genexpressie reguleert op messenger RNA niveau.

De geënte planten laten zien dat deze voortplantings-siRNAs uit de wortels komen. Maar genetische analyse suggereert dat ook andere niet-voortplantingsweefsel zoals stengels en bladeren deze siRNAs produceren.

Zoals je kunt voorstellen is het waarschijnlijk dat de omgeving beïnvloed voor welke doel-genen de plant voortplantings-siRNA maakt. Op deze manier kan de plant de genexpressie van z’n nageslacht passend bij de omgeving waarin die terecht komt vormgeven.

Literatuur

Kai Bartusch, Tina B Schreier, Michaela Fischer-Stettler, Samuel C Zeeman, Elisabeth Truernit, Grafting Reveals Organ-Autonomous and Feedback Roles of Root Phloem Development in Source-Sink Dynamics, Journal of Experimental Botany, 2026;, erag042, https://doi.org/10.1093/jxb/erag042

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.

Salt loving bacteria help plants in salty soils

Salt loving bacteria help plants in salty soils

Crops growing on salty soil do less well than their on none salty soil growing counterparts. And this is a problem, as salinity affects huge swatches of soil all over the world. Now a group of Indian researchers decided to find out if salt loving bacteria could help plants grow on salty soils.

One way of making crops more salt resistance is to breed for this. Time and time again selecting for traits that improve a plant’s survival in salty soils. As you can imagen, this is a time-consuming task. And as such can take many years.

Alternatively, you can rein in the help of microbes. It is known that microorganisms can produce growth promoting compounds, and in this way can act as biofertilizers. But just as plants have their preferred environment, microbes do too. So, for salty soils the challenge is to find microorganisms that do both.

Finding salt loving bacteria

The Indian researchers were up for that challenge. They travelled to the Marakkanam salt pan on the east coast of India and took some soils samples. Back in their lab they isolated the bacteria present and selected six unique looking bacteria strains for further characterization. Genetic analysis confirmed that they were dealing with six different bacteria species.

All strains grew happily on 15% salt containing medium. But more importantly, all strains were producing the growth hormone auxin. Some of the strains could produce ammonium, or solubilize potassium, both important minerals that plants obtain via the soil.

The next question was, is this enough to help plants grow better in salty soils. For this the researchers grew spinach in salty soil, with and without the isolated bacteria. As a control the researchers had also spinach plants growing on normal soil, and on salty soil with a commercial biofertilizer.

Spinach grows better with salt loving bacteria

The first thing the researchers noticed was that plants, growing with one of the salt loving bacteria, grew much better on salty soils than any of the controls. They grew even better than the control on normal soils.

Further analysis, suggest that this most likely is due to the fact that the salt loving bacteria also provide the plants with osmolytes. These compounds help the plants to keep the cell turgor, or pressure, and protein stability in salty conditions.

This analysis is just a first step towards using salt loving bacteria as biofertilizers for crops growing in salty soils. Like the authors say, field experiments are needed to validate these preliminary findings are just as much needed as further analysis about how these salt loving bacteria stimulate plant growth in salty environments.

Literature

Raphael, D., Parthasarathi, T. Enhancing salinity tolerance and growth of Spinacia oleracea L. using halophilic plant growth-promoting bacteria. Sci Rep (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-34907-2

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

Zout liefhebbende bacteriën helpen planten in zilte grond

Zout liefhebbende bacteriën helpen planten in zilte grond

Gewassen groeiend op zilte grond doen het minder goed dan hun op normale grond groeiend broers en zussen. En dit is een probleem, omdat over de wereld grote delen van de grond verzilt is. Nu besloten een groep van Indiaanse onderzoekers uit te vinden of zout liefhebbende bacteriën planten kunnen helpen om op zilte grond te groeien.

Een manier om gewassen geschikt te maken om op zilte grond te groeien is door erop te selecteren. Door keer op keer te selecteren op eigenschappen die de overleving van de plant op zilte gronden vergroten. Zoals je kan bedenken, dit is een tijdrovend proces. Een die vele jaren in beslag kan nemen.

Als alternatief kan je de hulp in roepen van microben. Het is bekend dat micro-organismen groeibevorderende stoffen kunnen produceren, en op deze manier kunnen werken als bio-bemesting. Maar net als planten hun voorkeurs omgeving hebben, hebben microben dat ook. Dus voor zilte gronden is de uitdaging om micro-organismen te vinden die beide doen.

Zout liefhebbende bacteriën vinden

De Indiaanse onderzoekers waren wel op voor die uitdaging. Ze reisde af naar de Marakkanam zout vlakte aan de oostkust van India, en namen wat grondmonsters. Terug in het lab isoleerde de onderzoekers de aanwezige bacteriën, en selecteerde zes uniek uitziende bacterie stammen voor verdere bestudering. Genetische analyse bevestigde dat het om zes verschillende soorten ging.

Alle stammen groeide prima op 15% zout bevattend medium. Maar belangrijker nog, alle stammen produceerde het groeibevorderende hormoon auxine. Sommige van de stammen produceerde ook ammonium, of loste kalium op, beide belangrijke mineralen die planten uit de grond opnemen.

De volgende vraag was, is dit genoeg om planten beter in zilte gronden te laten groeien. Om dat te beantwoorden groeide de onderzoekers spinazie op zilte grond zowel zonder als met de geïsoleerde bacteriën. Als controle groeide de onderzoekers ook planten in normale grond, en op zilte grond met een commerciële bio-bemesting.

Spinazie planten groeien beter met zout liefhebbende bacteriën

Het eerste wat de onderzoekers op viel was dat de planten groeiende op de zilte grond met een van de zout liefhebbende bacterie stammen het veel beter deden dan alle controle planten. Ze groeide zelfs beter dan de controle in normale grond.

Verdere bestudering suggereert dat dit hoogstwaarschijnlijk komt omdat zout liefhebbende bacteriën de planten van osmolieten voorzien. Deze stoffen helpen planten met het behouden van de juiste cel-turgor en eiwitstabiliteit in zilte omstandigheden.

Deze analyse is nog maar de eerste stap naar het gebruik van zout liefhebbende bacteriën als bio-bemesting voor gewassen groeiend op zilte grond. Zoals de auteurs benoemen zijn veld proeven nodig om deze eerste bevindingen te valideren. Net als verdere analyse naar hoe deze zout liefhebbende bacteriën planten groei in zoute omgevingen stimuleren.

Literatuur

Raphael, D., Parthasarathi, T. Enhancing salinity tolerance and growth of Spinacia oleracea L. using halophilic plant growth-promoting bacteria. Sci Rep (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-34907-2

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.